Всё просто: широко распространено мнение, что проходя через древесину, звук непостижимым, почти волшебным образом улучшается-насыщается-обогащается, а это не так. Создаётся некоторая статичная эквализация, не более того. Без динамической эквализации класс звучания остаётся прежним, плохой звук остаётся плохим.
Второе: влияет ли несущая конструкция электрогитары на звучание?
Однозначно, ДА. И в акустических и в электрических струнных инструментах звучание формируется в струне, и качество и характер этого звучания в огромной мере зависит от качества динамической эквализации, создаваемой резонансами несущей конструкции. При этом индукционные датчики так же создают динамическую эквализацию своими резонансами.
Третий вопрос более изощрённый: влияет ли гриф гитары на звучание?
Влияет, причём у электрогитары-боди резонанс грифа самый сильный. Статичное упругое сопротивление грифа ниже, чем у корпуса, соответственно, при практически одинаковой добротности, резонанс сильнее. В акустической гитаре резонанс грифа заметно слабее резонанса деки, но он так же создаёт динамическую эквализацию, которой может не только улучшать, но и портить звучание.
Четвёртый: можно ли статичной эквализацией исправить недостатки динамической?
В очень ограниченных пределах. Если динамическая эквализация некой гитары такова, что она звучит как консервная банка, с помощью статичной эквализации электронного эквалайзера вы сможете получить звучание другой консервной банки, и даже жестяного ведра, но никак не хорошей гитары.
Означает ли это, что статичная эквализация совсем бесполезна? Вовсе нет, наилучшее звучание получается благодаря грамотному сочетанию обоих видов эквализации.
***
Далеко не праздный вопрос: сколько резонансов нужно для хорошего звучания? Чем больше, тем лучше? Разумеется, это не так. Если частоты хотя бы двух резонансов при некоторой добротности сблизятся настолько, что уменьшится разница между минимумами и максимумами АЧХ в диапазоне этих резонансов, то оба они потеряют выразительность, что ухудшит звучание инструмента в целом. Схождение резонансов – очень распространенная ошибка, как плохих мастеров, так и неграмотных разработчиков в серийном производстве.
Желательно, чтобы диаграмма частота-упругое сопротивление состояла сплошь из наклонных линий.
Получается, увеличивая количество резонансов, мы должны повышать их добротность. И насколько же мы можем их повысить? До каких пределов?
Загвоздка в том, что детали несущей конструкции при игре совершают не только вынужденные колебания на частотах колебаний струн (почти), но и свободные на своих собственных частотах, воруя для этого энергию у струн. И чем выше добротность резонансов этих деталей, тем больше амплитуда и длительней сустейн их собственных колебаний.
При оптимальных значениях добротности эти колебания очень толково прикидываются реверберацией, но при значениях выше оптимальных образуют неприятный гул. Он тем более неприятен, что не вписывается ни в одну тональность, поскольку детали несущей настраиваются в четверть тона от хроматических ступеней.
Так мы попадаем в жёсткие рамки: низкая добротность резонансов приводит к невыразительному звучанию, а слишком высокая к гулу.
Для достижения хорошего звучания добротность резонансов несущей конструкции должна находиться в узких оптимальных пределах.
Поэтому не имеет смысла располагать резонансы ближе 9-ти полутонов, а чаще всего их располагают в интервалы в 11 или 13 полутонов. Не рекомендуется располагать в 12 полутонов (чистую октаву). 6-7 резонансов при правильной расстановке по частотам и оптимальных значениях добротности дают отличное профессиональное звучание, дальнейшее наращивание количества резонансов заметного улучшения звучания не даёт.
1.5. Декремент затухания как удельное свойство материала
А есть у материала свойство, влияющее на добротность резонанса физического тела? У металлических струн, особенно у дискантов, сустейн заметно длительней, чем у нейлоновых. У металлофона он в разы длительней, чем у ксилофона. Несомненно, материал обладает как минимум, одним свойством, определяющим декремент затухания тела. И называется оно так же: логарифмический декремент затухания. Учёные мужи не удосужились придумать для этого свойства собственное название. Поэтому приходится различать ЛДЗ как характеристику тела или конструкции, и ЛДЗ как удельное свойство материала.
В общих чертах, ЛДЗ как свойство материала – это ЛДЗ некого стандартного образца из этого материала при некоторых стандартных условиях. И это очень важная характеристика материала для музыкальных инструментов. В первую очередь, оно оказывает сильное влияние на добротность резонансов физических тел.
Как мы помним, для хорошего звучания добротность резонансных тел должна находиться в некоторых оптимальных пределах. Соответственно, эти тела, проще говоря, детали инструментов очень желательно изготавливать из материалов с оптимальными показателями по ЛЗД.
Да, друзья, пригодность материала в качестве резонансного определяется не принадлежностью к древесинам, не способом просушки, не фактурой, не ценой, не плотностью, не страной произрастания, а в первую очередь показателем логарифмического декремента затухания.
Остаётся неясным, как нейлоновые струны умудряются сохранять строй, ведь декремент нейлона даже выше, причём намного, чем у древесины. Почему же нейлоновые струны не подвергаются сильным девиациям? Чтобы с этим разобраться, нужно ознакомиться с таким явлением, как
1.6. Механическое напряжение
Про электрическое напряжение нам рассказывали в школе, а про механическое (обозначается строчной греческой буквой сигма),
забыли рассказать. А оно гораздо проще для понимания.
Если вы сожмете рукой обычный кистевой эспандер, почувствуете силу, стремящуюся распрямить эспандер, и чем дольше будете его удерживать, тем лучше будете её чувствовать. Когда же вы его отпустите, он примет обычную свою форму.
При сжатии в нем возникло то самое механическое напряжение, а потом снялось.
Когда вы натягивание струну на гитаре, так явственно возникающее в ней напряжение не чувствуете, а оно возникает, и нарастает. И если вы перетянете струну, она лопнет. Напряжение превысит предел прочности, и разрешится в разрыв струны.
Величина механического напряжения выражается как сила, делённая на площадь, к которой она приложена. Для струны совсем просто: сила натяжения на площадь поперечного сечения керна.
Оно-то и понижает декремент затухания материала, и повышает добротность струны. Теперь нам понятно, почему карбоновые струны дают больше сустейна и обертонов, чем нейлоновые, а металлические больше, чем карбоновые. Сечение струны обратно пропорционально плотности материала, следовательно, напряжение ей прямо пропорционально.
Вот так струны из материала с высоким декрементом затухания обретают приемлемую добротность. Но всё же приходится слышать жалобы гитаристов-классиков на фальшь ля-большого на 6-й струне. На 5-й нет, а на 6-й есть! Дело в том, что 5-я и 6-я струны навиваются на одинаковый керн, чуть ли не с одной бобины, а 6-я обычно делается на меньшую силу натяжения. Соответственно, у неё ниже добротность, и она подвергается девиации от резонанса задней деки.
Вы могли заметить, что с ростом напряжения повышается собственная частота тела, в данном случае струны, но при этом ещё и понижается декремент затухания. И в нейлоновых струнах он достигает вполне приемлемых величин.
Напряжение в струне повышает не только добротность, но и склонность к образованию обертонов. До некоторого уровня оно улучшает звучание, однако при чрезмерно высоких значениях звук становится надсадным, неприятным.
Усилие натяжения струн передаётся и несущей конструкции, так же создавая в ней напряжение, и повышая добротность её резонансов. Особенно это заметно на передних деках акустических инструментов. И если добротность деки ниже оптимального значения, её можно повысить, создав дополнительные напряжения при помощи пружин. Пружина сгибается так же, как выгибаются обечайки, и приклеивается к деке внатяг. Так же небольшое напряжение создают некоторые лакокрасочные материалы, особенно нитроцеллюлозные.
1.7. Акустическая константа (К)
Вторым по значимости акустическим свойством материалов является акустическая константа. Почему её называют константой, совершенно непонятно, это скорее имя собственное данного свойства. И даже названия у единиц её измерения нет. И даже выражают её по-разному: в одних источниках К ели =12, в других =1200. Хорошо, что в 100 раз, легко пересчитывать, и не перепутаешь.
Чем же она полезна? Во-первых, она отражает излучательную способность материала, что важно для дек акустических струнных инструментов. Выше К материала деки, громче звучание. Во-вторых, частота резонансного тела прямо пропорциональна К материала (с незначительными отклонениями). Поэтому формирование частоты резонанса той или иной детали инструмента начинается с подбора материала с нужной К.
Самая простая формула К=скорость звука/плотность. Однако замер скорости звука дело сложное, поэтому более практична формула К=(Е/р
)
, где Е – модуль упругости, р – плотность.
1.8. Микрофонный эффект (заводка)
Свидетели невлияния несущей конструкции на звучание электрогитары аргументируют своё невежественное утверждение тем, что индукционный датчик не может преобразовывать в ЭДС колебания немагнитных предметов. Деревянная дека немагнитна, следовательно…
Ах, если бы и правда было так, одной проблемой было бы меньше.
Суть её в том, что система датчик-усилитель-динамик при некоторых условиях образует автоколебательную систему с обратной связью. Эксперименты показывают, что «завести» отдельный датчик очень непросто, а вот когда он установлен на деке, заводится охотно.
Площадь деки во много раз больше площади датчика, поэтому она воспринимает в разы большую энергию колебаний воздуха, а уж с неё колебания снимает датчик, и пошёл процесс… Поэтому деку тоже следует включить в перечень элементов автоколебательной системы, как элемент, обеспечивающий обратную связь, и задающий частоту, ибо «заводка» происходит именно на частоте её основного резонанса.
Как такое получается? Дело в том, что на датчик, вопреки утверждениям «великих физиков», действует вибрация корпуса, а поскольку обмотка и магнит имеют различные акустические свойства, возникает разница амплитуд, и смещение фаз. Этого хватает для возникновения в обмотке переменной ЭДС. Да, одно дело, когда в магнитном поле датчика колеблется немагнитное тело, другое, когда сам датчик подвергается вибрации.
Частотозадающим элементом стихийного генератора колебаний может послужить и металлическая крышка датчика. Зачастую их штампуют из латуни, приписывая ей особое влияние на магнитное поле. Декремент затухания латуни и так невысок, а при штамповке в ней возникают внутренние напряжения, понижающие декремент. Поэтому крышка весьма чувствительна к внешним колебаниям, и всегда готова засвистеть на собственной частоте.
Гитарные мастера, да и сами гитаристы борются с этим явлением путём акустической изоляции датчика от деки при помощи резиновых или поролоновых прокладок, но радикальным решением является высокодобротный электронный фильтр, вырезающий из сигнала резонансные частоты деки и крышек. Хорошо противостоят «заводке» датчики системы «сплит», где в двух обмотках наводки от колебаний деки оказываются в противофазе. Такие датчики гитаристы называют «шашечками» из-за их формы.
Разные конструкции гитар проявляют различную склонность к заводкам. Наиболее склонны адаптеризованные акустики, поскольку высокая излучательная способность дек оборачивается высокой чувствительностью к внешним колебаниям. Несколько менее склонны полуакустики. Их деки обычно делаются из материалов с гораздо меньшей акустической константой, именно для того, чтобы снизить склонность к заводкам, а излучение от них не требуется. Наименее склонны цельнокорпусные, так же сделанные из материалов с относительно низкой К.
1.9. Проблемы строя
Начнём, пожалуй, с такой каверзной штучки, как негармоничность обертонов. Настраивать гитару умеют все. Чего сложного – берём тюнер, и настраиваем открытые струны на нужные частоты, подробнее рассказывать смысла нет. Чуть сложнее – по специальному камертону, но то же самое…
Но если после такой настройки мы возьмём одновременно открытые 1-ю и 6-ю струны, консонанс будет фиговенький, при интервале ровно в 2 октавы мог быть получше. И его действительно можно улучшить, если немного понизить 6-ю струну, контролируя понижение по слуху. То же и с 5-й струной – консонанс октава+квинта получается лишь после дополнительной настройки, при понижении 5й струны.
Вообще, если по камертону настроить только 1-ю струну, а остальные – по глубине консонанса между струнами, звучание инструмента, будет лучше, а тюнер будет показывать занижение тона, тем большее, чем больше номер струны, причём на металлических струнах сильнее, чем на синтетических.
Почему же такое происходит? Мы знаем, что консонанс создаётся кратным соотношением частот основных тонов, настраивая по тюнеру или генератору, мы эти соотношения соблюли, почему полученные тона после дополнительной настройки лучше гармонируют?
Дело в том, что консонанс обусловлен не столько кратным соотношением основных тонов, как совпадением, или близким к совпадению состоянием возможно большего количества обертонов. Тут вы скажете: «Так об этом же и говорим – обертоны же находятся строго в кратных соотношениях с основными тонами, следовательно…» Стоп!!! Вот ещё одно неверное представление.
То есть, у некоторых источников звука так оно и есть, но не у струн. У струн такое может быть лишь в случае абсолютно нулевого сопротивления поперечному изгибу, что на практике абсолютно невозможно. Поэтому у живой струны обертоны высят по сравнению с результатом расчёта (частота первой гармоники помноженная на номер рассматриваемой). Причём у металлических струн, как мы уже заметили, сильнее, чем у синтетики, ибо у них выше сопротивление поперечному изгибу.
«А как же у фортепиано?» – а так же. Если настроить рояль или пианино по тюнеру или генератору, получится совершенно расстроенное звучание. Мастерство настройщика в том и состоит, чтобы сделать звучание воспринимаемым стройным на слух, жертвуя точностью относительно расчётных значений.
Является ли негармоничность обертонов неизбежным злом? Для струнных инструментов это действительно неизбежное явление, считаться с ним приходится даже при настройке инструментов, что уж говорить о конструировании и изготовлении… но в некоторых разумных пределах оно реально украшает звучание.
1.10. Письма от неучей
Если бы мы произошли от обезьян,
нас цыгане и теперь водили бы
по городам на показ.
©А.П.Чехов.
Как-то на одном интернет-ресурсе заспорили мы с одним Большим Журналистом о разнице между интеллектом и объёмом наличных знаний. Он утверждал, что это одно и то же. Чтобы дать ему шанс блеснуть интеллектом, я и задал вопрос: «На какую частоту настраивается гриф электрогитары-боди?» Ответ превзошёл все ожидания:
Мне тут знакомые все ржут над твоим тупым вопросом…
Надо же, Мне тут знакомые! Почти как Всемирный Экспертный Совет!
…они говорят: «Если и настраивается, то это обычно верхняя дека у классических и акустических гитар…»
Разумеется, последняя фраза дана для демонстрации глубины познаний. Разберёмся, насколько у них это получилось. Для начала обратим внимание, как они акцентируются на верхней деке. Нижнюю, стало быть, не настраивают.
В музыкальной акустике есть понятие «первая гармоническая форманта» (ПГФ). Это резонанс с довольно чётко определённой частотой. Именно на неё настраивается верхняя (передняя) дека акустических гитар. При изготовлении уменьшённых гитар (детских, либо повышенного строя) резонанс передней деки повышается, и не выполняет психоакустической функции Первой гармонической форманты, поэтому звучание у них другое, прямо скажем, негитарное. Как сказал Великий Учитель, речь о котором впереди, «Маленькие гитары и звучат по-маленькому». (У него дар на двусмысленные выражения).
Замечательный российский мастер Владимир Черняев (светлая ему память) сделал детскую гитару с передней декой, резонирующей на нужной частоте, и получил полноценное гитарное «взрослое» звучание.
Ранее «Отец электрогитары» Леонидас Фендер, конструируя «Телекастер», озаботился внесением в его спектр ПГФ. На толстом корпусе-боди её не удавалось разместить, у него основная частота октавы на полторы выше, и Фендер нашёл гениальное решение…
Спросим у любого гитариста: для чего гриф электрогитары делается длиннее, чем у акустической? Сто из ста ответят: «Для удобства игры». Не совсем так: удобство – лишь приятный бонус, а основная цель удлинения – понижение резонанса до частоты ПГФ. Внеся в спектр электрогитары первую гармоническую форманту, Фендер превратил её из реквизита для музыкальной эксцентрики в полноценный музыкальный инструмент. Не зря его называют отцом электрогитары, хотя чего-то подобного до него было сделано немало.
Да, дека акустики, и гриф гитары-боди резонируют в одном и том же узком диапазоне частот, и выполняют одну и ту же психоакустическую функцию. Проще говоря, это один и тот же резонанс. Почему некоторые «эксперты» в одном случае признают нужность и полезность его настройки, а в другом ржут над тупым вопросом? Логически мысля, если надо, то в обоих случаях, а если не надо, то ни в одном. Так надо, или нет?
Зайдём на Музкфорумс, на форум электрогитарных билдеров, спросим. Узнаем о себе много нового. Зайдём на Мастергитарс, профилированный под изготовителей классических гитар, и найдём целые темы, где товарищи обстоятельно и аргументированно доказывают: НЕТ. Ну-ну.
А Большой Журналист этим не ограничился, он с этого только начал. Он списался с Большим Гитарным Мастером, и процитировал его ответ. И ответ этот сводился к тому, что гриф – это прочность и геометрия, и ни о каких резонансах, а тем более их настройке, он слыхом не слыхивал.
Далее сообщалось, что Некий Гитарист тож стебётся над твоим вопросом, спрашивает: "А что, есть ещё маньяки, которые гриф настраивают?" у него один знакомый шнуры паяет ток в полнолуние, настройка грифа "в основной резонанс", говорит, из той же оперы) они там рубанком грифы настраивают, что ль???????)))))
Гитариста-то зачем выделил из общего числа знакомых? Может быть, каждый, кто умеет набрать текст на клавиатуре, досконально знает её устройство и технологию изготовления? И над чем он стебётся? Над собственным незнанием? А спросить бы у него: не хотел бы он гитару с двумя «волчками»? На соль-малом и соль-первом? Могу устроить на любой из его гитар. Настройкой грифа. До сих пор по такой методике я их только устранял, но и создать нет проблем.
И я провёл в интернете опрос среди гитарных «мастеров». Прикинувшись несчастным владельцем «волчащей» гитары, спрашивал, кто может помочь. Результаты удручающие. «Лучший» ответ снова дал тот самый Большой Мастер:
«Волчки иногда можно убрать с помощью замены седел тремоло или замены звучков с менее сильными магнитами. До сих пор неизвестно никому причины их появления…»
Ого!
«100% гарантии, конечно, нет…»
А что так, я вот могу дать стопроцентную гарантию, что предлагаемые меры не помогут. И что за меры: могу поковыряться, вдруг чего получится.
